揭秘天问一号落火之旅:落在哪怎样落探什么?

凡人

揭秘“天问一号”落火之旅：落在哪？怎样落？探什么？


中新网北京5月15日电 题：揭秘“天问一号”落火之旅：落在哪？怎样落？探什么？

作者 郭超凯

历经近10个月的“太空之旅”，天问一号着陆巡视器15日成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

揭秘“天问一号”落火之旅：落在哪？怎样落？探什么

天问一号着陆火星效果图。中国航天科技集团八院供图

天问一号为何会选择乌托邦平原作为着陆点？如何安全软着陆于火星表面？后续又将开展哪些探测任务？记者采访航天专家，答疑解问。

落在哪：乌托邦平原

在人类对太阳系的探索历史上，火星总是给人无限期待与遐想。截至目前，全球共开展40多次火星探测，但成功率仅有五成左右。选择一个合适的着陆点，对天问一号成功实施软着陆至关重要。

火星这么大，气候条件、地形地貌、大气状况又异常复杂，哪里才是天问一号的理想着陆区？中国航天科技集团五院党委书记赵小津此前在接受中新社记者采访时表示，航天专家通过对科学与工程的充分论证，本着工程实现风险低、科学探测价值高的原则，将着陆区选在了火星最大的平原——乌托邦平原。

据介绍，天问一号探测器的首选着陆点位于乌托邦平原南部，备选地点位于乌托邦平原东南部埃律西昂火山岩浆流地带。

着陆区为何会选择乌托邦平原？专家解释道，乌托邦平原位于火星的北半球。火星南、北半球的地形地貌、地质构造、表面及次表面岩石矿物等差异巨大。火星南部为高地，这些高地60%的面积遍布着“瘢痕累累”的陨石坑。而火星的北部，则是被火山熔岩填平的低矮平原，地形平缓，陨石坑较少且地质年龄较轻，地壳较薄，因此理所当然选择北半球的乌托邦平原为着陆区。

揭秘“天问一号”落火之旅：落在哪？怎样落？探什么

天问一号着陆火星效果图。中国航天科技集团八院供图

怎么落：“黑色九分钟”

在选定着陆点后，如何成功降落火星是一大难题。专家表示，天问一号着陆巡视器要在约9分钟的时间里，将时速从约2万千米/小时降至0并实现软着陆，这一过程堪称“黑色九分钟”。

天问一号整个降落过程大致分为进入——减速——软着陆三步，简称为EDL(Entry， Descent，Landing)。据中国航天科技集团五院总体设计部火星探测器总体主任设计师王闯介绍，天问一号在进入火星大气层以后首先借助火星大气，进行气动减速，这个过程它克服了高温和姿态偏差。气动减速完成后，天问一号的下降速度也减掉90%左右。

“紧接着天问一号打开降落伞进行伞系减速，当速度降至100m/s时，天问一号通过反推发动机进行减速，由大气减速阶段进入动力减速阶段。”王闯介绍，在距离火星表面100米时，天问一号进入悬停阶段，完成避障和缓速下降后，着陆巡视器在缓冲机构的保护下，抵达火星表面。

值得一提的是，虽然此前中国已有月表着陆经验，但此次天问一号火星软着陆任务更加艰难。一方面火星表面存在大气(火星表面大气的密度是地球表面大气密度的1%左右)，火星环境比月球更复杂；另一方面火星离地球距离更加遥远，通信时延单程达20分钟左右，因此在整个着陆过程，相距遥远的地球科学家们来不及做任何处置，只能靠天问一号自主完成这“黑色九分钟”。

揭秘“天问一号”落火之旅：落在哪？怎样落？探什么

天问一号着陆火星效果图。中国航天科技集团八院供图

探什么：13个载荷持续发力

成功着陆火星后，天问一号将对火星开展哪些科研探测？航天专家表示，天问一号探测器携带了13个科学载荷，其中7个在火星上空的环绕器上，6个分布在“祝融号”火星车上。

这些科学载荷有着五大使命，主要涉及火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等研究，将给中国带来火星的第一手资料。其中，与气象有关的研究项目将收集有关温度、气压、风速和风向的大气数据，并研究火星的磁场和重力场，这些也将解答大众对火星的好奇。

长期以来，人们最关心的是火星上是否存在生命，这成为当前火星探测的热门问题。专家分析，乌托邦平原很可能是火星远古海洋的所在地，而天问一号的着陆地点，位于古海洋和古陆地的交界处。1976年9月，美国“海盗二号”火星探测器也曾降落于此，并发回了霜冻现象的照片。

最新的科学探测发现，在火星乌托邦平原距离地面1到10米的浅表底层下方有大量地下水冰存在，储水量相当于地球面积最大的淡水湖——苏必利尔湖。火星地下有水，是否意味着火星存在或存在过生命，是否意味着火星是地球人的未来？这些问题都有待天问一号在乌托邦平原这片神奇之地做进一步解答。(完)

MeiTai

火星，中国来啦！天问一号成功着陆


记者从国家航天局获悉，科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

凌晨1时许，天问一号探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。4时许，着陆巡视器与环绕器分离，历经约3小时飞行后，进入火星大气，经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲，成功软着陆于预选着陆区。两器分离约30分钟后，环绕器进行升轨，返回停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通信。后续，“祝融号”火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。我国首次火星探测任务于2016年正式批复立项，计划通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视，对火星进行全球性、综合性的环绕探测，在火星表面开展区域巡视探测。天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器组成，着陆巡视器包括“祝融号”火星车及进入舱。探测器自2020年7月23日成功发射以来，在地火转移阶段完成了1次深空机动和4次中途修正，于2月10日，成功实施火星捕获，进入大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星。2021年2月24日，天问一号探测器成功实施第三次近火制动，进入周期2个火星日的火星停泊轨道后，对火星开展全球遥感探测，并对预选着陆区进行详查，探测分析地形地貌、沙尘天气等，为着陆火星做准备。任务实施过程中，中国国家航天局与欧空局、阿根廷、法国、奥地利等国际航天组织和国家航天机构开展了有关项目合作。目前，探测器已在太空运行295天，距离地球约3.2亿千米。

火星探测风险高、难度大，探测任务面临行星际空间环境、火星稀薄大气、火面地形地貌等挑战，同时受远距离、长时延的影响，着陆阶段存在环境不确定、着陆程序复杂、地面无法干预等难点。天问一号任务突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术，实现了我国首次地外行星着陆，是中国航天事业发展中又一具有重大意义的里程碑。

春城晚报

MeiTai

天问一号落火之旅

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天问一号落火之旅

天问一号落火之旅

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天问一号落火之旅

凡人

关于“天问一号”火星着陆：你需要了解的五个问题

STEVEN LEE MYERS, KENNETH CHANG
纽约时报 2021年5月17日

中国航天局2016年发布的火星着陆器的概念图

中国航天局2016年发布的火星着陆器的概念图。 XINHUA, VIA ASSOCIATED PRESS

美国现在在火星上有伴了。

据中国官方媒体报道，北京时间周六上午，一个中国航天探测器穿越了稀薄的火星大气层，在一个大平原上安全着陆，完成了此前只有另外两个国家实现过的壮举。（中国探测器在火星着陆的时间是美国东部时间周五晚7点18分。）

该探测器在火星着陆前，中国曾在上个月发射了一个新轨道空间站的核心舱，还曾在去年12月成功地从月球上采集了约两公斤的岩石和土壤，并将其带回了地球。中国计划在下个月将三名宇航员送入太空，可能会开启中国人在地球轨道上常规出现的时代。

仅是通过探测器今年2月抵达火星并进入轨道一事，中国的太空计划就已证实了其在探索太阳系的顶级机构中的地位。在一些人看来，一场新的太空竞争已经到来，现在，通过已经完成的火星着陆——所载火星车即将出现在火星表面，中国的太空计划确立了主要竞争者的地位。

“中国在火星的成功着陆向世界证明，还有一个国家拥有先进的行星间空间探索能力，”独立分析人士、关于太空探索的新书《太空争夺》(Scramble for the Skies)的合著者纳姆拉塔·戈斯瓦米(Namrata Goswami)说。

美国国家航空航天局(NASA)科学任务理事会主席托马斯·祖布钦(Thomas Zurbuchen)向中国表示了祝贺。“与全球科学界一起，我期待着这项任务为人类了解这个红色行星将做出的重要贡献，”他在Twitter上写道。

直到上周五前，中国国家航天局对火星着陆计划近乎秘而不宣，这与其通常对任务保密的做法相符。但是，即将发生火星着陆的消息开始在社交媒体上和官媒报道中传开，表明它很快会发生。

中国的国家电视台没有实时报道着陆，但后来对这次任务做了好几个小时的专题报道。中国国家领导人习近平向航天局的科学家和官员们发了贺电，赞扬了这一成就。

“这是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展，”习近平在贺电中说。“你们勇于挑战、追求卓越，使我国在行星探测领域进入世界先进行列。”

中国的火星任务包括什么？

“天问一号”探测器是去年7月从地球发射的，选择那个时间是为了利用火星和地球的距离在它们绕太阳轨道上每两年最近的时间窗口。

该探测器由环绕器、着陆巡视器（包括火星车和进入舱）组成。

“天问一号”于今年2月10日进入了火星轨道，那以后一直在一个安全高度上绕火星运行，为着陆尝试做准备。

未命名的着陆巡视器上有一个以中国民间传说中的火神命名的“祝融号”火星车，该名称打败了今年1月公布的征名初选结果中的其他九个。

“祝融号”的质量约为240公斤。这让它比美国宇航局2004年在火星上着陆的“勇气号”(Spirit)和“机遇号”(Opportunity)要重些，但这个质量只有目前正在火星上运行的“好奇号”(Curiosity)和“毅力号”(Perseverance)火星车的四分之一左右。

着陆巡视器降落几天后，将把火星车释放到火星表面。与“勇气号”和“机遇号”一样，“祝融号”的电力将来自太阳能电池板，太阳能电池板可伸缩，因此可以定期抖掉上面积累的沙尘。“毅力号”和“好奇号”的电力来自原子能电池，这种电池将放射性钚衰变产生的热量转化为电能。

“祝融号”上的六台仪器包括相机、表层探测雷达、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪等。

“天问一号”不是中国火星任务的首次尝试。“萤火一号”是首次，差不多10年前，一个与中国无关的失误导致了该任务的失败。运载它的俄罗斯火箭在飞行中出现意外，导致“萤火一号”在地球大气层中烧毁。

中国的着陆巡视器降在了哪里，将进行哪些研究？

着陆巡视器降在了乌托邦平原，这是火星北半球的一个几千公里宽的巨大盆地，很可能是陨石撞击形成的。1976年，NASA的“海盗2号”(Viking 2)着陆器曾造访过这个平原。

这些平原是火星北部低地的一部分。如果几十亿年前这颗红色行星上曾经有过很多水的话，这个地区很可能位于水下，是覆盖火星北部的海洋的一部分。乌托邦平原的地势低于两段被解释为早期火星海洋遗留下来的海岸线。

来自假想中的海洋的水可能渗透到了地下，至今可能仍以冰的形式存在于那里。2016年，科学家用NASA火星侦察轨道器上的雷达仪器得出结论，那里确实有很多冰——相当于整个苏比利尔湖的水分布在比新墨西哥州面积还大的地区。

“天问一号”任务的一个目标，是更好地了解该地区的冰分布情况，未来的人类殖民者可能用这些冰来维持生存。

中国航天局强调了“天问一号”的国际合作性质，包括来自欧洲航天局、阿根廷、法国和奥地利的贡献。

着陆巡视器是怎样在火星着陆的？

2019年，中国在怀来测试一个着陆器原型

2019年，中国在怀来测试一个着陆器原型。 ANDY WONG/ASSOCIATED PRESS

在这颗红色行星上着陆充满了危险。NASA的着陆巡视器——最近一次是“毅力号”——抵达火星时，工程师们把着陆过程描述为“恐怖的七分钟”。

因为“天问一号”已在火星轨道上运行，其进入火星大气层的速度没有“毅力号”的那么快。因此，中国的着陆巡视器经历了更长时间的恐怖，中共控制的报纸《环球时报》在上周五的报道中引用专家的话说是“黑色九分钟”。探测器也是在自行操作，因为火星与地球之间的信号传输需要17分42秒。

着陆巡视器以高速向火星降落，火星稀薄的大气层不足以减缓着陆的速度。空气受高速飞行的太空舱压缩生成冲击波，冲击波产生的巨大热量必须被吸收或被消散。苏联、NASA和欧洲曾有几次任务在火星坠毁。

只有NASA不止一次完整地降到火星表面。NASA最大的火星车“好奇号”和“毅力号”靠降落伞来减慢飞行速度，靠隔热罩来消散大气摩擦产生的热量，还使用了被称为“空中起重机”的复杂系统。空中起重机基本上是火箭驱动的喷气背包，它们把着陆巡视器挂在下面，用尼龙绳将其降到火星表面后，再安全地飞离着陆区。

“我国首次实施火星探测任务，没有火星环境，特别是大气等参数的一手数据，”上海新闻网站澎湃新闻的报道援引火星巡视器总体主任设计师陈百超的话说。“相当于在一个完全未知的环境步步摸索，难度可想而知。”

据《环球时报》报道，大概在北京时间周六凌晨4点（美国东部时间周五下午4点左右），“天问一号”探测器降低了停泊轨道后，着陆器与环绕器分离。

分离约半小时后，环绕器上升回到其原来的停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通信，中国航天局对《环球时报》说。着陆巡视器在进入火星大气层之前，曾环绕火星运行三个小时。

“天问一号”的锥形进入舱带着陆巡视器和火星车穿越火星大气层。隔热罩保护进入舱在高速穿越大气层时不受超热气体的影响。与火星稀薄空气的摩擦帮助将进入舱的速度降低了约90%，航天科技集团五院的副主任设计师谭志云接受《环球时报》采访时说。

降到一定高度后，隔热罩脱离。接下来，着陆巡视器与减速伞和锥形部分分离。有四条腿的着陆巡视器（其设计与“嫦娥三号”和“嫦娥四号”的月球着陆器类似）启动火箭引擎，在空中短暂盘旋，寻找安全着陆点，然后动力下降到火星表面。

中国的太空计划还在做什么？

中国在月球背面有一个机器人巡视器，最近将下一个空间站的主要部分送入了地球轨道。中国的太空计划还有许多其他目标。这里有更多关于中国太空探索计划的信息。

最近火星上还有哪些探测项目？

最近几周，NASA制造的实验直升机“独创号”(Ingenuity)在火星表面实现了首次飞行。这个小型旋翼桨飞行器是为了证明类似直升机或飞机的东西可以在火星稀薄的大气层中飞行。

到目前为止，NASA的火星飞行任务取得了巨大的成功。在4月19日的首次飞行中，“独创号”在大约3米的高度盘旋了约30秒。后续尝试更加雄心勃勃，第五次在更高高度的飞行单程距离约130米。“独创号”将从新地点开始第二个任务，为NASA的“毅力号”火星车做类似空中侦察的工作。

在NASA和中国今年的火星任务之前，阿拉伯联合酋长国建造的“希望号”(Hope)火星卫星已先行进入火星轨道。“希望号”自2月9日以来一直围绕着这颗红色行星飞行，并开始对火星的大气和天气进行科学观测。

本周早些时候，“希望号”发布了在火星日不同时间环绕火星的氢原子图像。这项研究可能帮助地球上的科学家更好地了解气体如何在火星周围循环并最终逃离这个行星。

MeiTai

中国天问一号总设计师驳斥美国火星移民计划

　　中国天问一号探测器于北京时间5月15日7时18分成功着陆于火星乌托邦平原，中美在太空的竞争日趋激烈。天问一号总设计师张荣桥在接受采访时驳斥了火星移民计划。

天问一号总设计师张荣桥

　　张荣桥5月15日在接受中国央视新闻采访时说：“对于火星移民这件事，一定要科学的看。移民火星我认为作为科学幻想可以，但是说谈火星移民工程，我就觉得是不科学的。”

　　他还说：“如果我们有改造火星的能力，那我们是不是可以花点时间精力把我们的地球打理得更好？火星的环境跟地球相比差远了，我们人类赖以生存的氧气没有，温度跟我们地球相比更为恶劣，我们人的生存最基本的条件难以保证。”

　　火星移民计划是美国宇宙探索技术公司（SpaceX）总裁兼创始人马斯克（Elon Musk）2009年首次对媒体透露出的、移民火星并在火星建社区的计划。

　　马斯克说，他的长远目标是把人类从地球移居到其他星球，并保证这一过程足够安全、价格低廉。马斯克说：“如果我们把每个人移居火星的成本控制在200万美元左右，就可以开创一个大市场。预计地球上1万至2万人愿意移民外星球，人们不用节衣缩食在地球上买房，攒下的钱可以用于移居太空。”

　　该计划具体是否可行仍是个问号。与此同时，美国2017年还推出了阿尔忒弥斯计划。该计划是由美国政府资助的一个载人航天项目，其目标是在2024年前将宇航员平安送往月球并返回，并建立常态化驻留机制，为未来的火星载人登陆任务铺就道路。‍

来源：多维

MeiTai

“祝融号”火星车成功驶上火星表面


　　根据遥测数据判断，5月22日10时40分，“祝融号”火星车已安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。

“祝融号”火星车成功驶上火星表面

“祝融号”火星车成功驶上火星表面

（上图由后避障相机拍摄）

　　天问一号任务的科学目标是研究火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等。

　　探测器自2020年7月23日发射以来，在地火转移飞行、环火轨道运行期间，环绕器配置的中分辨率相机、高分辨率相机、矿物光谱分析仪、磁强计等7台科学载荷陆续开机探测，获取科学数据。火面工作期间，火星车将按计划开展巡视区环境感知、火面移动和科学探测，通过配置的地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪等6台载荷，对巡视区开展详细探测。同时，环绕器将运行在中继轨道，为火星车巡视探测提供稳定的中继通信，兼顾开展环绕探测。

来源：中国国家航天局

MeiTai

图为“祝融号”火星车驶上火星表面模拟图像

图为“祝融号”火星车驶上火星表面模拟图像

MeiTai

天问一号着陆过程两器分离和落火影像发布

来源：国家航天局 发布日期：2021年05月19日

　　2021年5月19日,国家航天局发布我国首次火星探测天问一号任务探测器着陆过程两器分离和着陆后火星车拍摄的影像。图像中，着陆平台和“祝融号”火星车的驶离坡道、太阳翼、天线等机构展开正常到位。

天问一号着陆落火影像

　　上图由火星车前避障相机拍摄，正对火星车前进方向。图中可见坡道机构展开正常;图像上部的两个伸杆为已经展开到位的次表层雷达;前进方向地形清晰。为获知火星车前进方向更大范围的地形信息，避障相机采用大广角镜头，在广角镜头畸变的影响下，远处地平线形成一条弧线。

天问一号着陆落火影像

　　上图由导航相机拍摄，镜头指向火星车尾部。图中可见火星车太阳翼、天线展开正常到位;火星表面纹理清晰，地貌信息丰富。

　　5月15日，天问一号任务着陆巡视器成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区后，火星车建立了对地通信。5月17日，环绕器实施第四次近火制动，进入中继通信轨道，为火星车建立稳定的中继通信链路，陆续传回图像数据。目前，火星车正在开展驶离着陆平台的准备工作，将择机驶上火星表面，开始巡视探测。